CN103424853B - 光学变焦镜片组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学变焦镜片组，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：第一镜群、第二镜群及第三镜群。第一镜群具有负光焦度，且第一镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第二镜群具有正光焦度，且第二镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第三镜群具有正光焦度，且第三镜群包含至少一非球面透镜。其中，第一镜群、第二镜群及第三镜群的折射率小于1.69。因此，本发明可降低制造成本且具有良好的成像品质，以应用于相机、手机式摄像装置等装置。

Description

光学变焦镜片组

技术领域

本发明涉及一种光学变焦镜片组，特别是涉及一种由全塑胶镜片的三群透镜所构成的光学变焦镜片组，其可应用于电子产品上。

背景技术

一般而言，变焦镜头可让拍摄者能于同一个地点改变焦距，令取景构图更加容易。同时，变焦镜头可取代多个定焦镜头，因此外出时可减轻使用者的负担，在价格上也较为划算，因而广受民众喜爱。

然而，变焦镜头的组合复杂、构件较多，使得变焦镜头变得大、重和长。同时，由于造工复杂、组件多，加上还要解决成像质素下降的问题，价钱也较为昂贵。

发明内容

鉴于上述目的，本发明的目的在于提供一种更具实用性，通过塑胶材质制成的三个镜群，使变焦镜头保有高品质的成像能力，并可降低制造成本，以应用于电子产品之上的光学变焦镜片组。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光学变焦镜片组，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：一第一镜群、一第二镜群及一第三镜群。第一镜群具有负光焦度，且第一镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第二镜群具有正光焦度，且第二镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第三镜群具有正光焦度，且第三镜群包含至少一非球面。其中，第一镜群、第二镜群及第三镜群的折射率小于1.69。第二镜群的焦距为f₂，第二镜群的一第三透镜的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：

0.3＜f₂₁/f₂＜0.8。

优选地，第一镜群沿着光轴由物侧至像侧依序包含一第一透镜及一第二透镜；第一透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及第二透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。

优选地，第一透镜的像侧光学面、第二透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

优选地，第二镜群沿着光轴由物侧至像侧依序包含第三透镜、一第四透镜及一第五透镜；第三透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凸面；第四透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及第五透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。

优选地，第三透镜的像侧光学面或第五透镜的像侧光学面为非球面。

优选地，第三镜群包含一第六透镜，具有正光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凸面。

优选地，第六透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

本发明另一个主要目的为提供一种光学变焦镜片组，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：一第一镜群、一第二镜群及一第三镜群。第一镜群包含：一第一透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及一第二透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。第二镜群包含：一第三透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凸面；一第四透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及一第五透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。第三镜群包含一第六透镜，第六透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凸面。其中，第一镜群、第二镜群及第三镜群的折射率小于1.69；第二镜群的焦距为f₂，第三透镜的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：

0.3＜f₂₁/f₂＜0.8。

优选地，第一镜群具有负光焦度，第二镜群具有正光焦度，第三镜群具有正光焦度。

优选地，第一透镜的像侧光学面、第二透镜的物侧光学面或像侧光学面、第三透镜的像侧光学面、第五透镜的像侧光学面、第六透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

本发明的光学变焦镜片组的透镜可由塑胶材料所制成，以取代传统由玻璃组成的变焦镜头，可有利于制造及降低成本。

附图说明

图1为本发明的光学变焦镜片组的第一示意图。

图2为本发明的光学变焦镜片组的第二示意图。

图3为本发明的光学变焦镜片组的第三示意图。

图4A为本发明的光学变焦镜片组的像散曲线图之一；

图4B为本发明的光学变焦镜片组的像散曲线图之二。

图5A为本发明的光学变焦镜片组的歪曲曲线图之一；

图5B为本发明的光学变焦镜片组的歪曲曲线图之二。

图6A为本发明的光学变焦镜片组的纵向色差曲线图之一；

图6B为本发明的光学变焦镜片组的纵向色差曲线图之二。

图7A为本发明的光学变焦镜片组的横向色差曲线图之一；

图7B为本发明的光学变焦镜片组的横向色差曲线图之二。

具体实施方式

为利贵审查员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，以下将本发明配合附图，并以实施例的表达形式进行详细说明，其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附图的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，事先声明。

本发明提供一种光学变焦镜片组，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：第一镜群、第二镜群及第三镜群。其中，第一镜群具有负光焦度，且第一镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第二镜群具有正光焦度，且第二镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜。第三镜群具有正光焦度，且第三镜群包含至少一非球面。

请参阅图1，其为本发明的光学变焦镜片组的第一示意图。如图1所示，第一镜群G1包含一第一透镜110及一第二透镜120，第二镜群G2包含一第三透镜130、一第四透镜140及一第五透镜150，第三镜群G3包含一第六透镜160。在光轴上由物侧至像侧依序包含：一具有负光焦度的第一透镜110，由塑胶材质所制成，其物侧光学面111为凹面，其像侧光学面112为凹面；一具有正光焦度的第二透镜120，由塑胶材质所制成，其物侧光学面121为凸面，其像侧光学面122为凹面；一光圈100；一具有正光焦度的第三透镜130，由塑胶材质所制成，其物侧光学面131为凸面，其像侧光学面132为凸面；一具有负光焦度的第四透镜140，由塑胶材质所制成，其物侧光学面141为凹面，其像侧光学面142为凹面；一具有负光焦度的第五透镜150，由塑胶材质所制成，其物侧光学面151为凸面，其像侧光学面152为凹面；一具有正光焦度的第六透镜160，由塑胶材质所制成，其物侧光学面161为凹面，其像侧光学面162为凸面；以及一红外线滤除滤光片(IR-filter)170，其用以调整成像的光线波长区段；经由第一镜群G1、第二镜群G2、第三镜群G3、光圈100及红外线滤除滤光片170的组合，可将被摄物在一成像面180上成像。

光学变焦镜片组主要由三个镜群、光圈100及红外线滤除滤光片170所构成的光学变焦镜片组。光圈100设置于第一镜群G1与第二镜群G2间。红外线滤除滤光片170设置于第六透镜160与成像面180之间，通常由平板光学材料制成，不影响本发明光学变焦镜片组的焦距。其中，第一透镜110的像侧光学面112、第二透镜120的物侧光学面121或像侧光学面122、第三透镜130的物侧光学面131、第五透镜150的物侧光学面151或像侧光学面152及第六透镜160的物侧光学面161或像侧光学面162的其中之一或其组合可为非球面光学面，其非球面的方程式(Aspherical Surface Formula)为下列关系式所构成，

$X\left(Y\right)=\frac{(Y^2/R)}{1+\sqrt{(1-(1+K){(Y/R)}^2)}}+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left(A_i\right)\·\left(Y^i\right)---\left(1\right)$

其中，

X：非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面光轴上顶点的切面的相对高度；

Y：非球面曲线上的点与光轴的距离；

R：曲率半径；

K：锥面系数；以及

A_i：第i阶非球面系数。

在本发明光学变焦镜片组中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150及第六透镜160可设置为球面或非球面，若使用非球面的光学面，则可通过光学面的曲率半径改变其屈折力，用以消减像差，进而缩减光学变焦镜片组的总长度。

表一、第一示意图的光学数据

参见表一，此组光学变焦镜片组中，光学变焦镜片组的焦距f＝5.25(毫米)，构成整体的光圈值(f-number)Fno＝3.3。其中，第二镜群G2的焦距为f₂，第二镜群G2的一第三透镜130的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：0.3＜f₂₁/f₂＜0.8。值得注意的是，选用折射率小于1.69的材料来制造第一透镜110至第六透镜160，可降低制造成本。

其中，第一透镜110至第六透镜160的物侧光学面161与像侧光学面162均使用式(1)的非球面方程式所构成，其非球面系数如下表二所示：

表二、非球面系数

其中，第一镜群G1、第二镜群G2及第三镜群G3可于物侧与像侧间移动。

请参阅图2，其为本发明的光学变焦镜片组的第二示意图。如图2所示，第一镜群G1包含一第一透镜210及一第二透镜220，第二镜群G2包含一第三透镜230、一第四透镜240及一第五透镜250，第三镜群G3包含一第六透镜260。在光轴上由物侧至像侧依序包含：一具有负光焦度的第一透镜210，由塑胶材质所制成，其物侧光学面211为凹面，其像侧光学面212为凹面；一具有正光焦度的第二透镜220，由塑胶材质所制成，其物侧光学面221为凸面，其像侧光学面222为凹面；一光圈200；一具有正光焦度的第三透镜230，由塑胶材质所制成，其物侧光学面231为凸面，其像侧光学面232为凸面；一具有负光焦度的第四透镜240，由塑胶材质所制成，其物侧光学面241为凹面，其像侧光学面242为凹面；一具有负光焦度的第五透镜250，由塑胶材质所制成，其物侧光学面251为凸面，其像侧光学面252为凹面；一具有正光焦度的第六透镜260，由塑胶材质所制成，其物侧光学面261为凹面，其像侧光学面262为凸面；以及一红外线滤除滤光片(IR-filter)270，其用以调整成像的光线波长区段；经由第一镜群G1、第二镜群G2、第三镜群G3、光圈200及红外线滤除滤光片270的组合，可将被摄物在一成像面280上成像。

光学变焦镜片组主要由三个镜群、光圈200及红外线滤除滤光片270所构成的光学变焦镜片组。光圈200设置于第一镜群G1与第二镜群G2间。红外线滤除滤光片270设置于第六透镜260与成像面280之间，通常为平板光学材料制成，不影响本发明光学变焦镜片组的焦距。

在本发明光学变焦镜片组中，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第五透镜250及第六透镜260可设置为球面或非球面，若使用非球面的光学面，则可通过光学面的曲率半径改变其屈折力，用以消减像差，进而缩减光学变焦镜片组的总长度。

表三、第二示意图的光学数据

参见表三，此组光学变焦镜片组中，光学变焦镜片组的焦距f＝11.2(毫米)，构成整体的光圈值(f-number)Fno＝4.76。其中，第二镜群G2的焦距为f₂＝13.18(毫米)，第二镜群G2的一第三透镜230的焦距为f₂₁＝6.4(毫米)，并满足下列关系式：0.3＜f₂₁/f₂＜0.8。值得注意的是，选用折射率小于1.69的材料来制造第一透镜210至第六透镜260，可降低制造成本。

其中，第一镜群G1、第二镜群G2及第三镜群G3可于物侧与像侧间移动。

请参阅图3，其为本发明的光学变焦镜片组的第三示意图。如图3所示，第一镜群G1包含一第一透镜310及一第二透镜320，第二镜群G2包含一第三透镜330、一第四透镜340及一第五透镜350，第三镜群G3包含一第六透镜360。在光轴上由物侧至像侧依序包含：一具有负光焦度的第一透镜310，由塑胶材质所制成，其物侧光学面311为凹面，其像侧光学面312为凹面；一具有正光焦度的第二透镜320，由塑胶材质所制成，其物侧光学面321为凸面，其像侧光学面322为凹面；一光圈300；一具有正光焦度的第三透镜330，由塑胶材质所制成，其物侧光学面331为凸面，其像侧光学面332为凸面；一具有负光焦度的第四透镜340，由塑胶材质所制成，其物侧光学面341为凹面，其像侧光学面342为凹面；一具有负光焦度的第五透镜350，由塑胶材质所制成，其物侧光学面351为凸面，其像侧光学面352为凹面；一具有正光焦度的第六透镜360，由塑胶材质所制成，其物侧光学面361为凹面，其像侧光学面362为凸面；以及一红外线滤除滤光片(IR-filter)370，其用以调整成像的光线波长区段；经由第一镜群G1、第二镜群G2、第三镜群G3、光圈300及红外线滤除滤光片370的组合，可将被摄物在一成像面380上成像。

光学变焦镜片组主要由三个镜群、光圈300及红外线滤除滤光片370所构成的光学变焦镜片组。光圈300设置于第一镜群G1与第二镜群G2间。红外线滤除滤光片370设置于第六透镜360与成像面380之间，通常为平板光学材料制成，不影响本发明光学变焦镜片组的焦距。

在本发明光学变焦镜片组中，第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第五透镜350及第六透镜360可设置为球面或非球面，若使用非球面的光学面，则可通过光学面的曲率半径改变其屈折力，用以消减像差，进而缩减光学变焦镜片组的总长度。

表四、第三示意图的光学数据

参见表四，本组光学变焦镜片组中，光学变焦镜片组的焦距f＝25(毫米)，构成整体的光圈值(f-number)Fno＝8.2。其中，第二镜群G2的焦距为f₂，第二镜群G2的一第三透镜330的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：0.3＜f₂₁/f₂＜0.8。值得注意的是，选用折射率小于1.69的材料来制造第一透镜310至第六透镜360，可降低制造成本。

其中，第一镜群G1、第二镜群G2及第三镜群G3可于物侧与像侧间移动。

请参阅图4A及图4B，其为本发明的光学变焦镜片组的像散曲线图。其中，光学变焦镜片组的变焦距离可为5mm～25mm，构成整体的光圈值(f-number)Fno可为3.3～8.5，在光轴上第一透镜的物侧光学面至成像面的距离TTL最大值可为54mm。当第一镜群G1与第二镜群G2间的距离为22.66mm，而第二镜群G2与第三镜群G3间的距离为4.07mm时，即为广角端(wide)；若第一镜群G1与第二镜群G2间的距离为2.476mm，而第二镜群G2与第三镜群G3间的距离为29.142时，即为望远端(tele)。

再者，第一镜群G1采用负光焦度可增大场视角，而第一镜群G1与正光焦度的第二镜群G2组合后，可增大成像的放大倍率，以提高其解像力；第三镜群G3采用正光焦度，可有效地对第一镜群G1与第二镜群G2所产生的像差进行补偿，使其像差与歪曲能符合分辨率的要求。

由表一至表四及图4A至图7B可知，通过本发明的光学变焦镜片组，在像散(field curving)、歪曲(distortion)、纵向色差(longitudinal spherical aberration)与横向色差(lateral color)有良好的补偿效果。

表一至表四所示为本发明光学变焦镜片组不同实施例的数值变化表，然本发明各个示意图的数值变化皆属具体实验所得，即使使用不同数值，相同结构的产品仍应属于本发明的保护范畴，故以上的说明所描述及附图中所说明仅做为例示性，非用以限制本发明的权利要求范园。

Claims (9)

1.一种光学变焦镜片组，其特征在于，其沿着光轴由一物侧至一像侧依序包含：

一第一镜群，具有负光焦度，且所述第一镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜；

一第二镜群，具有正光焦度，且所述第二镜群包含至少一正透镜及至少一负透镜；以及

一第三镜群，具有正光焦度，且所述第三镜群包含至少一非球面透镜；

其中，所述第一镜群、所述第二镜群及所述第三镜群的折射率小于1.69；

其中，所述第二镜群的焦距为f₂，所述第二镜群的一第三透镜的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：

0.3<f₂₁/f₂<0.8；

其中，所述第二镜群沿着光轴由所述物侧至所述像侧依序包含所述第三透镜、一第四透镜及一第五透镜；所述第三透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凸面；所述第四透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及所述第五透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。

2.如权利要求1所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第一镜群沿着光轴由所述物侧至所述像侧依序包含一第一透镜及一第二透镜；所述第一透镜具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及所述第二透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面。

3.如权利要求2所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第一透镜的像侧光学面、所述第二透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

4.如权利要求1所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第三透镜的物侧光学面或所述第五透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

5.如权利要求1所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第三镜群包含一第六透镜，具有正光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凸面。

6.如权利要求5所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第六透镜的物侧光学面或像侧光学面为非球面。

7.一种光学变焦镜片组，其特征在于，其沿着光轴由物侧至像侧依序包含：

一第一镜群，其包含：

一第一透镜，具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及

一第二透镜，具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面；

一第二镜群，其包含：

一第三透镜，具有正光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凸面；

一第四透镜，具有负光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凹面；以及

一第五透镜，具有负光焦度，其物侧光学面为凸面，其像侧光学面为凹面；以及

一第三镜群，包含一第六透镜，所述第六透镜具有正光焦度，其物侧光学面为凹面，其像侧光学面为凸面；

其中，所述第一镜群、所述第二镜群及所述第三镜群的折射率小于1.69；

其中，所述第二镜群的焦距为f₂，所述第三透镜的焦距为f₂₁，并满足下列关系式：

0.3<f₂₁/f₂<0.8。

8.如权利要求7所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第一镜群具有负光焦度，所述第二镜群具有正光焦度，所述第三镜群具有正光焦度。

9.如权利要求7所述的光学变焦镜片组，其特征在于，所述第一透镜的像侧光学面、所述第二透镜的物侧光学面或像侧光学面、所述第三透镜的物侧光学面、所述第五透镜的物侧光学面或像侧光学面及所述第六透镜的物侧光学面或像侧光学面的其中之一或其组合为非球面。